基于納米活性界面和生物納米探針構(gòu)建的高靈敏電流型免疫傳感器的研究.pdf

1、在免疫分析領(lǐng)域，發(fā)展高靈敏的檢測方法一直是研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，對臨床疾病診斷具有重要的意義。電流型免疫傳感器是電分析化學(xué)技術(shù)和免疫學(xué)技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來的具有選擇性好、靈敏度高、快速、操作簡單、構(gòu)置電極方法多樣等優(yōu)點(diǎn)的一種分析技術(shù)手段。在電流型免疫傳感器的研制過程中，如何將具有識別作用的生物蛋白分子牢固的、高活性的組裝在基體電極上以及設(shè)計增強(qiáng)響應(yīng)信號的探針是其研究和開發(fā)中最為重要的兩個方面。隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，由于納米材料獨(dú)特的電學(xué)性

2、質(zhì)、大的比表面積、高的表面自由能、好的生物兼容性等特點(diǎn)，各種納米材料在生物傳感器領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文從用納米材料作為組裝生物分子的活性界面的構(gòu)建以及用納米材料為載體組裝抗體和酶分子用于識別分析物、信號放大的生物納米探針的設(shè)計等方面進(jìn)行了研究和探索，制備了一系列高靈敏的電流型免疫傳感器，主要研究內(nèi)容如下：
　　 1、基于普魯士藍(lán)納米顆粒和金膠納米粒子摻雜殼聚糖-多壁碳納米管復(fù)合物功能化界面構(gòu)建的多層結(jié)構(gòu)的無標(biāo)記電流型免疫傳感

3、器的研究
　　 該工作首先制備金膠納米粒子摻雜到殼聚糖-碳納米管溶液中的復(fù)合納米材料，并將其作為固載基質(zhì)組裝氧化還原探針-普魯士藍(lán)納米顆粒(PBNPs)，進(jìn)一步利用恒電位溶出伏安法在其表面沉積一層納米金，用來吸附抗體生物分子，從而制備得到免疫傳感器。除了正電荷的殼聚糖可以靜電吸附負(fù)電荷的PBNPs，復(fù)合納米材料中摻雜的金膠納米粒子也可以和PBNPs中的-CN鍵合而組裝PBNPs，從而提高了氧化還原探針在電極表面的固載量；將探針固

4、定在電極表面操作簡單，同時能避免對被分析物的干擾；沉積的納米金不僅可以組裝生物分子并保持其活性，而且可以避免探針從電極表面上的泄露，提高傳感器的穩(wěn)定性和壽命。同時，對傳感界面的構(gòu)建過程采用了循環(huán)伏安法和電化學(xué)阻抗圖譜法進(jìn)行了表征。在優(yōu)化的實驗條件下，對模型分析物癌胚抗原(CEA)的線性響應(yīng)范圍為0.3-120ng·mL-1，檢測下限為0.1 ng·mL-1。該方法具有好的準(zhǔn)確性、高的靈敏度和穩(wěn)定性。
　　 2.基于內(nèi)腔和表面同時

5、固定有GOD的空心納米金標(biāo)記抗體的高靈敏電流型免疫傳感器研究
　　 該工作首先利用反膠束法合成內(nèi)腔包裹有葡萄糖氧化酶(GOD)的空心納米金，并進(jìn)一步把電活性物質(zhì)標(biāo)記的抗體生物分子和GOD固定在其表面，從而制備得到內(nèi)腔和表面同時固定有GOD的空心納米金與電活性物質(zhì)標(biāo)記抗體的納米生物耦合物探針。探針中的電活性物質(zhì)二茂鐵可以作為GOD和電極表面之間電子轉(zhuǎn)移的媒介體，提高傳感器的響應(yīng)速度；空心納米金的內(nèi)腔和表面同時固載酶分子，增加了探針

6、中信號放大物質(zhì)的量，從而可以提高靈敏度。采用雙抗夾心免疫模式，以癌胚抗原為免疫蛋白模型和碳納米管作為電極修飾材料，將具有識別和信號放大作用的生物耦合物納米探針組裝到傳感界面上，構(gòu)建了高靈敏電流型酶免疫傳感器，其線性范圍為0.02-5.0 ng·mL-1，檢測下限為6.7 pg·mL-1。這樣構(gòu)建的免疫傳感器要比僅僅內(nèi)腔包裹或表面固定有GOD的空心納米金標(biāo)記抗體構(gòu)建的免疫傳感器的靈敏度高，而且檢測下限更低。同時該傳感器具有較好的重復(fù)性，有

7、望應(yīng)用于臨床分析診斷。
　　 3.基于HRP功能化空心納米Pt和兩種電活性物質(zhì)作為標(biāo)記用于兩種腫瘤標(biāo)志物同時高靈敏檢測的電化學(xué)免疫傳感器的研究
　　 該工作依據(jù)多探針標(biāo)記的原理構(gòu)建了一種基于同一敏感界面兩種腫瘤標(biāo)志物同時測定的免疫傳感器。將L-半胱氨酸接枝到殼聚糖上制備得到富有氨基和巰基的生物復(fù)合物，進(jìn)而固定納米金和兩種抗體生物分子，從而制備得到可以同時捕獲兩種分析物的傳感界面。將兩種具有顯著峰電位差異的電活性物質(zhì)標(biāo)記在

8、兩種不同的抗體上，進(jìn)而和辣根過氧化物酶(HRP)一起組裝在空心納米鉑上制備得到生物耦合物納米探針。該探針不僅能識別分析物，而且空心納米鉑和HRP對底物過氧化氫的協(xié)同催化作用可以放大免疫識別反應(yīng)信號。采用夾心免疫反應(yīng)模式，實現(xiàn)對兩種分析物的同時測定。用癌胚抗原(CEA)和甲胎蛋白(AFP)作為兩種模型分析物，以硫堇(Thi)標(biāo)記anti-AFP和羧基二茂鐵(Fc-COOH)標(biāo)記anti-CEA，印證了我們所提出的兩組分同時測定的方法，而且